[發(fā)明專利]一種基于控制過程數(shù)據(jù)擬合的風電場動態(tài)頻率控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011398967.1
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112636366B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設計）人: 吳文傳;郭子榛;柯賢波;霍超;任沖;王衡;楊桂興;亢朋朋;樊國偉;印欣;宋朋飛
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)新疆電力有限公司;清華大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/46
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 史光偉;張迎新

1.一種基于控制過程數(shù)據(jù)擬合的風電場動態(tài)頻率控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

風機在線動態(tài)建模，其中，通過以下方式進行風機在線動態(tài)建模：構(gòu)建初始數(shù)據(jù)集，其中，通過以下方式構(gòu)建初始數(shù)據(jù)集：

建立單個風機或發(fā)電單體的狀態(tài)方程：

ω_k+1＝f(ω_k，u_k)?(1.1)

f是狀態(tài)轉(zhuǎn)移關系函數(shù)，ω_k是k時刻的風機轉(zhuǎn)速，u_k是k時刻的控制系統(tǒng)輸入變量；

P_k是k時刻的有功指令，v_k是k時刻的風速；

是k時刻的廣義狀態(tài)變量，是k+1時刻的廣義狀態(tài)變量，N個風機運行過程中積累的數(shù)據(jù)對(x_k，y_k)排列為矩陣獲得初始數(shù)據(jù)集：

X＝[x₁?x₂?…?x_N]，Y＝[y₁?y₂?…?y_N]?(1.3)；

在線動態(tài)建模，其中，通過以下方式進行在線動態(tài)建模：

線性模型表征風機當前動態(tài)特性：

y_k＝Ax_k?(1.4)

代數(shù)運算求解優(yōu)化問題并獲得風機動態(tài)模型：

是k時刻的廣義狀態(tài)變量，是k+1時刻的廣義狀態(tài)變量，N個風機運行過程中積累的數(shù)據(jù)對(x_k，y_k)排列為矩陣獲得初始數(shù)據(jù)集：

X＝[x₁?x₂?…?x_N]，Y＝[y₁?y₂?…?y_N]?(1.3)

矩陣A是廣義狀態(tài)變量對應的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，是矩陣偽逆運算；

建立集中風場控制模型，其中，通過以下方式建立集中風場控制模型：

風場內(nèi)各個發(fā)電單體的動態(tài)模型：

是第i個風機在k+1時刻的風機轉(zhuǎn)速，A_i是第i個風機的廣義狀態(tài)變量對應的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，是第i個風機在k時刻的風機轉(zhuǎn)速，B_i是第i個風機的輸入矩陣，是第i個風機在k時刻的控制系統(tǒng)輸入變量，M是風機總數(shù)；

k時刻集中風場控制模型的狀態(tài)變量χ_k：

k時刻各發(fā)電單體的當前風速和有功指令的輸入向量u_k：

從式(1.6)獲得集中狀態(tài)向量的控制模型：

χ_k+1＝Aχ_k+Bu_k?(1.9)

由各發(fā)電單體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣按照對角形式構(gòu)造：

A₁是第1個風機的廣義狀態(tài)變量對應的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，A_M是第M個風機的廣義狀態(tài)變量對應的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，B₁是第1個風機的輸入矩陣，B_M第M個風機的輸入矩陣；

根據(jù)所述風機在線動態(tài)建模結(jié)果對風場頻率優(yōu)化控制。

2.根據(jù)權利要求1所述的控制方法，其特征在于，通過以下方式進行在線動態(tài)優(yōu)化：

風場動態(tài)優(yōu)化控制算法：

T為模型預測控制算法的預測區(qū)間長度，J為控制算法的目標函數(shù)：

Q_k為k時刻的狀態(tài)變量的半正定目標系數(shù)矩陣，R_k為k時刻的輸入變量的半正定目標系數(shù)矩陣，為k時刻的狀態(tài)變量的目標系數(shù)向量，為k時刻的輸入變量的目標系數(shù)向量，E_k為k時刻的狀態(tài)變量邊界約束系數(shù)矩陣，F(xiàn)_k為k時刻的輸入變量邊界約束系數(shù)矩陣，b_k為k時刻的邊界約束系數(shù)向量，系數(shù)矩陣和系數(shù)向量的設計依賴風場動態(tài)優(yōu)化控制目標；

風電調(diào)頻優(yōu)化目標：

第i個風機在k時刻的有功調(diào)節(jié)量

第i個風機在k時刻的有功指令相對于第i個風機的本地控制器在最大功率跟蹤模式下在k時刻的控制指令的調(diào)節(jié)量，若風電場采取減載工作模式，有功調(diào)節(jié)量

為第i個風機在減載工作模式下k時刻的有功指令，R_d為減載幅度系數(shù)，頻率偏差量：

Δf＝f_meas-f_ref?(1.17)

并網(wǎng)點量測頻率f_meas相對于參考頻率f_ref之間的偏差量，K_df為風電場對外功頻特性曲線的下垂系數(shù)，Q_x為平衡兩個優(yōu)化目標的權重系數(shù)；

集中狀態(tài)向量的時序約束、輸入約束及初始狀態(tài)約束：

χ_k+1＝Aχ_k+Bu_k，k＝0，1，…，T-1?(1.18)

χ_k為k時刻集中風場控制模型的狀態(tài)變量，u_k為k時刻集中風場控制模型的輸入變量，矩陣A，B是集中風場控制模型的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和輸入矩陣，為第i個風機在k時刻的風機轉(zhuǎn)速，ω_min，ω_max分別是風機轉(zhuǎn)速的下界和上界，為第i個風機在k時刻的有功指令，P_min，P_max為有功指令的下界和上界。